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［摘要］
在泵站工程的运行中，电气工程的设计十分重要，直接影响其运行质量，影响着水利工程的建设。以水泊渡泵站为例，分析其电气工程设计，以供同行参考。
［关键词］
水泊渡;泵站;电气工程;设计
1工程概况
遵义灌区一期工程主要建筑物由大坝、溢洪道、取水及引水建筑物、泵站、110kV变电站、出水管线、上水池及灌区渠系建筑物等组成。水库总库容5510×104m3，泵站装机流量11.05m3/s，装机功率2.25×104kW。根据《防洪标准》(GB50201－1994)和《泵站设计规范》(GB/T50265－1997)的规定，并结合整个灌区的工程规模，确定本工程规模为大(Ⅱ)型，工程等别为Ⅱ等，主要建筑物大坝、溢洪道和泵站等为2级，次要建筑物为3级，临时建筑物为4级。大坝、溢洪道设计洪水标准采用100年一遇洪水，校核洪水标准采用2000年一遇洪水;泵站设计洪水标准采用50年一遇洪水，校核洪水标准采用200年一遇洪水;施工导流标准为10年一遇洪水。大坝坝型为混凝土面板堆石坝，最大坝高68.8m，左岸设开敞式溢洪道及压力引水隧洞，隧洞出口接钢管引水至泵房，大坝下游左岸设岸边提水泵站，泵站出水管线沿NE73°方向布置，提水至945.00m高程，再由水泊渡总干渠引水至灌区。对于大坝下游左岸提水泵站的布置，初步设计成果采用4台灌溉水泵(3用1备)+2台城镇供水水泵(1用1备)，总引用流量为11.05m3/s。由于灌溉水泵提水流量大，对机组的运行要求高，经过考察，国内目前尚无满足要求的机型。调整后，将原初步设计阶段的4台灌溉水泵增至6台，总引用流量不变，单台机组流量变小，以适应国内的机型，满足运行安全稳定、维修方便的要求。
2电气工程设计
2.1电源引接方式
2001年6月，水利部水规总院对遵义灌区一期工程进行了初步设计复审。本次审查纪要同意在水泊渡泵站边建设一座110kV变电站，该变电站装设两台20MVA变压器，容量总共为40MVA。供电电源根据电力部门批复意见电源引自遵义三岔220kV变电站，用双回路110kV线路直接供电，互为备用。110kV线路长10km，水泊渡提水站与水泊渡变电站距离约200m，采用站变合一的供电管理方式。
2.2电气主接线及站用电接线设计
经水机专业提供的水泊渡提水站装机容量为6台2500kW同步电动机(不考虑备用)和两台1250kW同步电动机(1用1备)，功率因数0.9(超前)，出口电压10kV。8台高压同步电动机与水泊渡110kV降压站10kV母线相连。由于8台电动机均为同步电动机，故本系统不考虑无功补偿。
2.2.1电动机起动方式
根据《泵站设计规范》10.5.1条机组应优先采用全电压直接起动方式，且母线电压降不宜超过母线额定电压的15%。当同一母线上全部装置同步电动机时，必须首先按最大一台机组的起动条件进行起动计算。计算条件如下:①取小方式下系统的短路阻抗值;②三岔变(南北变)容量3×180MVA，取最小运行容量1×180MVA;③三岔变电站主变压器的负载率分别取0.89，且集中在110kV侧，10.5kV侧空载，cosФ均按0.88计;④水泊渡提水站首台大泵起动前其它3个小泵站处于停运状态，因此水泊渡变电站主变压器只按带300kVA的站用电和生活区用电来处理，cosФ按0.8计;⑤水泊渡变电站只投运一台20MVA主变压器;⑥水泊渡提水站水泵电动机全为同步电动机，故按首台大泵2500kW电动机起动计算;⑦TW3000－10电动机参数为:额定电压10kV，额定容量2500kW，额定功率因数cosФm=0.9，起动功率因数cosФms=0.25，效率η=0.96，起动电流倍数6。经计算，第一台同步电动机组2500kW直接起动，泵站10kV母线电压降为13.2%，系统侧110kV电压降为3%。根据《泵站设计规范》(GB/T50265－1997)，泵站电动机母线电压一般不超过15%。三岔220kV变电站为国家电网，根据《供用电规则》的要求，其110kV母线电压降不超过额定值的5%。从计算来看，水泊渡泵站6台大泵直接启动可以满足系统的要求，但考虑到启动计算的参数不定，而启动计算的系统侧110kV电压降为3%，也很接近系统规定的额定值。故现阶段推荐水泊渡泵站6台2500kW电动机均采用变频软起动，其变频启动容量暂定为2000kW，在下步招标设计中，与厂家再具体协商。
2.2.2电气主接线设计
根据变电站接入电力系统方式和提水站本身的实际情况，水泊渡提水站及110kV变电站的电气主接线按以下原则拟定。本站电动机容量为6台2500kW和2台1250kW机组，一次建成;根据输电距离和容量，本站电压等级为110/10kV;110kV线路为两回，互为备用;本站运行要求可靠性较高。基于上述原则，根据泵站负荷容量及等级，确定泵站主电源为两路110kV进线(1用1备)，设2台变压器，容量分别为两台20MVA变压器。当灌慨和供水机组同时运行时，由两台或一台20MVA变压器分别向两段10kV母线上的机组及厂用电供电，10kV母线采用单母线断路器分段接线，8台机组容量平均分配在两段母线上。灌溉期，当两台SZ9－20000/110主变投运时，10kV断开。当一台主变压器运行时，分段母线断路器才合闸。
2.2.3泵站用电设计
本泵站站用电采用380/220kV电压供电，为了提高站用电的可靠性，站用电设两台厂用变，其中一台接泵站10kV一段工作母线，另一台接就近的10kV线路。对站用变压器容量，选择原则为当一台站用变压器退出运行时，另一台应能承担重要站用负荷。结合工程的实际情况，确定两台站用变压器的容量均按500kVA确定，待技施设计时进一步进行复核。站用变采用干式变压器，站用电380/220kV侧采用单母线接线。正常情况由接于泵站10kV母线的变压器供电，当泵站故障或检修时，接于就近线路上的变压器，作为备用电源自动投入工作，站用变压器选用SC10型环氧浇注干式变压器。
2.2.4电气设备布置
水泊渡泵站及110kV变电站采用站、变合一的供电管理方式。110kV变电站布置在距主厂房的附近，地面高程850.000m，占地面积41.8m×30m，110kV户外开关设备布置在站内，110kV配电装置均采用户外中式布置方式，两台SZ9－20000/110电力变压器布置紧靠主副厂房。10kV配电装置采用户内交流金属铠装移开式KYN18－12成套开关柜，布置于泵站副厂房内。泵站主厂房与付厂房呈前后重叠布置，副厂房分两层。10kV配电设备、低压配电设备布置在主厂房出水侧的副厂房内，在副厂房一层下面设电缆层，布置励磁变压器。
2.2.5过电压保护及接地设计
为防直击雷在地面变电站设独立避雷针，主副厂房屋顶敷设避雷带，要求其接地电阻符合规程规范的要求。为防止感应雷及线路侵入雷电波，在110kV出线线路端装设避雷器及110kV母线上设避雷器，以保护主变压器和其它电气设备。主变压器高压侧中性点经避雷器(或开关)接地。10kV单相接地时继电保护应有选择性地直接作用于跳闸。为限制真空开关操作过电压以及直馈线雷电入侵波以保护电动机安全，在电动机端口专门配置了氧化锌避雷器和RC吸收装置。泵站变电站要设置接地网，开关设备外壳、金属构架、电缆外皮等均应可靠接地。泵站主付厂房均分层设接地网以满足设备可靠接地。厂房接地网要充分利用已有输水金属管线及建筑物钢筋等自然接地体，连成一个整体接地网。变电站与厂房接地网也要连成一个接地网，连接线不少于两条。接地电阻值以及接触电势、跨步电压和地电位升高应符合规程规范的要求。
2.2.6泵站照明设计
泵站设正常照明和直流事故照明并局部设有应急灯。正常交流照明电源引自站用电低压侧，直流事故照明电源取自蓄电池直流盘，站用电低压配电室专设照明盘柜并装有交直流电源自动切换装置。在中控室、主副厂房的适当地点设直流事故照明灯，在厂房地面以下各层和副厂房的交通口等处设置一些应急灯及标志灯。照明线路采用放射式干线供电，厂房各层、变电站、阀室廊道等处均单独回路供电。
3结语
综上所述，通过对水泊渡泵站中的电气工程设计进行分析，研究泵站电气工程设计中需要特别注意的内容，通过上述的设计，保证水泊渡泵站能够稳定的运行，获得更加稳定的社会、经济效益。
作者：何学芬 单位：贵州省水利水电勘测设计研究院
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